Todo mundo já deve ter usado, em algum momento da vida, um joystick, mas quase ninguém sabe como é um por dentro. Saiba que a eletrônica que há dentro deles, de modo geral, não é coisa de outro mundo, muito pelo contrário, é bem fácil de entender.
Para provar isso, vamos olhar dentro de 4 controles: dois controles de ps1 (um original e outro não), um joystick antigo de computador que servia para jogos de avião e um controle USB. E também vamos ver o funcionamento do controle do Wii, o Wii Remote.
Joystick de PS1 - Genérico
Logo que o controle é aberto, já é possível ver os seguintes elementos da imagem abaixo:
De acordo com a numeração da imagem:
1 - Botões
Esses são os circuitos dos botões L1, R1, L2 e R2. A lógica deles é extremamente simples e é a mesma para os demais botões.
Como é possível ver na imagem acima, há 3 pinos no circuito, sendo 2 deles pinos exclusivos para detectar se o botão foi pressionado e um pino é comum aos dois. Na ponta dos botões físicos existe um elemento condutor que, ao entrar em contato com o circuito (parte que é um círculo), fecha contato de um lado com o outro. A imagem abaixo resume o que ocorre:
2 - Motores
Eles são responsáveis pelas vibrações do controle, justamente pelo fato de o eixo deles ser preenchido só pela metade, já que isso altera o centro de gravidade do motor e deixa ele desbalanceado.
É importante mostrar que no circuito dos motores existe um capacitor e um diodo ligado em paralelo.
O capacitor serve para atenuar o ruído produzido pelo motor e o diodo serve para proteção contra tensão reversa (quando o motor é desligado).
3 – Analógicos
Essa é a parte do circuito dos analógicos, que são basicamente potenciômetros. Para entender seu funcionamento, recomendo ler o post sobre potenciômetro. No caso, existe um para cada eixo (x e y), dessa forma, é possível saber qual é a posição do analógico horizontalmente e verticalmente.
De acordo com minhas medições em um dos eixos, a resistência com o analógico no meio é de 2,53kΩ; com ele em uma extremidade é 0; e na outra extremidade é 1,8kΩ. No outro eixo é a mesma coisa.
E é possível saber que o analógico foi pressionado, pois existe um botão que fica logo abaixo dele, como mostra a imagem abaixo.
4 - Fios
São, ao todo, 8 fios utilizados pelo controle. Dentre eles: fios para alimentação geral (Vcc, GND), para alimentação do motor (7.5V), clock (CLK), pinos de dados e entre outros.
Por fim, a parte da frente do controle não tem muito mistério:
Tem o circuito dos outros botões e tem uma parte preta no meio (Chip On Board), que é onde fica localizado o Circuito Integrado que faz todo o processamento dos dados do controle.
Joystick de PS1 – Original
Vamos ver as diferenças do controle mostrado anteriormente para um original.
Logo de cara já da pra ver as seguintes diferenças:
- A cor e a qualidade da placa.
- Esse controle possui um motor pequeno e outro um pouco maior.
- Os fios estão em um conector, e não soldados direto na placa.
- Os botões de cima tem um aspecto construtivo melhor.
E atrás do cabo do controle, da pra ver diretamente o CI responsável por processar as informações da placa. Neste caso, o Circuito Integrado não fica “escondido” e é possível ver que ele foi fabricado pela própria Sony.
Além disso, os valores da resistência do analógico são diferentes: com ele no meio é 3,97KΩ, com ele em uma extremidade é 1,52KΩ e na outra extremidade é 3,47KΩ. No outro eixo é a mesma coisa.
Joystick USB
Agora, é interessante mostrar como é um controle USB por dentro e diferenciá-lo dos apresentados acima.
Como pode ser visto na imagem acima, ele também tem um conector para ligar no Playstation. Portanto, o seu circuito interno tem que atender duas necessidades e o cabo do controle precisa acomodar mais fios (no mínimo mais 2). Agora vamos ver como ele é por dentro:
Visualmente, ele é muito parecido com os controles vistos até então. E não tem porquê ser diferente, já que a essência dele é a mesma.
A diferença mais notória é a existência de uma placa na parte superior que conecta todos os fios que vão para o conector USB e o conector do Playstation. Nela existe um Circuito Integrado que provavelmente lida com a comunicação USB e a comunicação com o Playstation.
Já a placa na parte de baixo, também possui um Circuito Integrado o qual deve ler os botões e comandar os motores. Desta forma, as funções ficam descentralizadas e cada CI pode operar de forma mais direcionada. O que pode acarretar em menor velocidade de processamento (proposital para economizar energia) e menor probabilidade de falha.
Além disto, no caso deste controle, os analógicos e o CI ficam na mesma placa e os botões ficam em uma placa separada.
Joystick de Avião
Este controle é bem interessante. Ele é um pouco antigo, e o cabo dele é feito para se ligar a uma Game port que, atualmente, quase nenhum computador tem. Vamos começar desmontando a parte de baixo do controle:
A princípio dá para notar 3 placas metálicas (relativamente pesadas) na base do controle, que provavelmente são para dar uma sustentação melhor para o joystick, puxando o centro de massa para baixo.
Atrás das placas, podemos identificar 4 principais elementos e são todos potenciômetros.
- Potenciômetro que está acoplado ao slider de cima
- Potenciômetro que está acoplado ao slider lateral
- Potenciômetro que está acoplado a um dos eixos da haste central
- Potenciômetro que está acoplado ao outro eixo da haste central
Os potenciômetros são responsáveis por captar todo o movimento do joystick, com exceção dos botões da haste central. Esses botões da haste central tem a mesma essência dos botões mostrados nos outros controles. Eles também possuem um CI (imagem abaixo) para fazer o processamento dos dados.
Tentei achar o datasheet deste CI, mas só encontrei um “similar”. Parece que ele faz algum tipo de conversão da leitura dos botões para a Game port.
Como disse anteriormente, o cabo desse joystick é antigo, e as conexões dele são bem diretas, pois os potenciômetros não são pre-processados, e o fio de todos vão direto para o cabo. E cada potenciômetro é ligado no pino central e em uma extremidade, funcionando como uma resistência variável. Enfim, tudo isso cobre o relativo simples funcionamento desse controle.
Wii Remote
O controle do Wii está bem à frente desses outros que mostrei. Porém, seu funcionamento não é muito complicado de entender. Além dos botões e das coisas que vimos até agora, o Wii Remote usa alguns sensores para detectar o movimento. Dentre eles, o acelerômetro que é capaz de captar todo o movimento em três eixos e também captar a rotação do controle. Digamos assim: ele é capaz de detectar se você moveu ou girou ele para frente e para trás.
Se moveu ou girou ele para um lado e para o outro.
Ou se moveu para cima e para baixo ou girou para um lado e para o outro.
Mas, como ele sabe que a pessoa está apontando para a tela? É aí que entra outra ferramenta interessante que é a mini câmera infravermelha que tem na ponta do controle. Ela fica atrás deste “visor” preto da imagem abaixo.
Essa câmera se guia com base nos 10 LEDS infravermelhos que ficam na “barra” que deve ser colocada próxima à televisão (imagem abaixo).
Por exemplo, se o controle está apontado para cima, a câmera verá os LEDs acesos na parte de baixo da imagem e vice-versa. Bem como, se o controle estiver apontando para a esquerda, as luzes estarão para a direita e vice-versa. Recomendo assistir este vídeo que explica excelentemente o funcionamento do Wii Remote.
Os controles mais modernos ficaram mais inteligentes, mas eles mantêm a mesma essência dos outros, além de serem incrementados com comunicação sem fio, telas e partes sensíveis ao toque, alto falante interno e por aí vai…
Controlando o Arduino com um joystick
Muito didático seu post, parabéns!
Que ótimo que você gostou, Cleiton! Eu é que agradeço pelo comentário.
Se eu remover os motores, o controle funciona normalmente? para mim eles nao tem serventia…
Olá. Acredito que o controle funciona normalmente sim. Mas fiquei curioso pra saber o porquê de você querer remover eles. Ao meu ver, a vibração dos motores acaba dando um pouquinho de imersão a mais em alguns jogos.
Eu gostaria de conhecer um controle com USB e suas ligações, se possível
Olá, Wagner. Seria interessante mesmo. Vou ver se encontro um controle USB que possa ser desmontado aqui. Se achar, eu faço um post sobre.
Achei um controle USB aqui. Você acha que seria mais interessante adicioná-lo ao post ou fazer um vídeo à parte mostrando?
Comprei uma placa de ps2 que ja vem o recurso xbox360 s pc.só que não funciona,entendo pouco e queria uma dica qual profissional pode dar uma olhada nela e ver se ainda tem jeito.
Olá, John. Infelizmente também não sei te informar corretamente. Mas talvez alguma loja de reparo de eletrônicos ou alguma loja que trabalhe com vídeo-games possa te ajudar.
Cara, tenho um joystick wireless force 2… Mas comprei ele numa loja de usados e não tinha o doongle, o controle liga se por pilhas mas não tem o receptor… Na curiosidade abri ele e descobri que dentro dele tem uma plaquinha com 9 pontos de solda na placa e o controle normal tem apenas 8 pontos sendo que esse 9 ponto e das pilhas do controle sera que da pra soldar um fio ali e conectar no ps com fio ?
Olá, Jonatas. Infelizmente não vou saber te informar isso viu.
Tenho uma pergunta, os dois direcional esquerdo e direito , eles podem ser trocados um pelo outro e funcione igualmente ,por favor responda essa pergunta
Olá, Weverton. Pode sim, o componente por trás do direcional é o mesmo nos dois casos.